可视化脉搏测量系统技术方案

本实用新型专利技术属于仪器仪表设计技术领域，主要是涉及一种可视化脉搏测量系统，该系统包括以下部分：脉搏传感器、信号放大电路、信号处理电路、单片机控制电路、通信接口电路和显示模块。通过采集人体脉搏信号，然后将采集到的信号传送给计算机，来实现对人体脉搏信号的实时监测分析，实现了中医脉诊的客观化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

可视化脉搏测量系统
本技术属于仪器仪表设计
，主要涉及一种可视化脉搏测量系统，可应用于脉搏信号的实时监测。
技术介绍
脉搏是由于心脏周期性收缩和舒张而在人体浅表动脉引起的搏动。脉搏信号是一种典型的生理信号，是具有周期性的确定性微弱信号，而且会随人体各种生理病理因素及周围环境条件的变化而不断地出现一些微小的变化，这些微小的变化在医学诊断中具有重要的意义。由于脉搏信号具有强干扰下的微弱信号、频率低但能量相对集中、复杂易变等特点。脉搏信号的分析处理方法有时域分析方法、频域分析方法和时频域分析方法。时域和频域分析比较普遍，时频域分析方法并不多见。但实践中，无论临床实测还是计算所得到的脉搏波图，都会受到传感器精度或模型参数假设条件的限制，使曲线中某些特征中某些特征点或频率分量丢失，从而影响在临床中的应用。脉搏检测技术还根据仿生学原理研制能模拟中医脉诊模式脉搏传感器，从而准确地检测人体的脉搏信号，为中医脉诊的客观化研究奠定必要的基础；将小波变换信号处理的方法，运用于脉搏信号的分析和处理中，提取脉搏信号特征参数，从而完成仿中医智能化测试系统的设计，向脉诊的现代化跨出了一步，还推动了医学仪器和医疗诊断的不断发展。
技术实现思路
专利技术目的本技术针对上述现有技术中存在的各种问题，提出了一种可视化脉搏测量系统，克服了上述缺陷，使中医脉诊更加客观化。技术方案一种可视化脉搏测量系统，其特征在于包括将脉搏信号转换为对应的电脉冲信号并输出模拟电压信号的脉搏传感器、将输入的微弱的脉搏信号放大，并把信号传输到 A/D转换电路中为下一步的模数转换做准备的信号放大电路、为单片机采集信号做准备的信号处理电路、以单片机为核心用来控制A/D转换电路的相应寄存器对输入的电压信号进行从模拟信号到数字信号的转换以及采集脉搏脉冲设定采样频率进行串口通讯的单片机控制电路、采用异步串行收发器及串口芯片来完成TTL电平到RS-232C电平的转换，实现了单片机与个人计算机之间数据通信功能的通信接口电路、和把平均脉搏和瞬时脉搏显示出来的显示模块。脉搏传感器连接信号放大电路，信号放大电路通过信号处理电路与单片机控制电路相连，单片机控制电路通过通信接口电路与个人计算机相连，单片机控制电路还与显示模块相连接。所述信号放大电路为二级放大电路。所述信号处理电路包括A/D转换电路和整形电路。所述整形电路为单稳态触发器整形电路。在整形电路与单片机控制电路之间还设有分频器。优点及效果本技术提出了一种可视化脉搏测量系统，具有如下优点(1)、灵敏度高、抗干扰性能强，减小了曲线中某些特征中某些特征点或频率分量的丢失，从而减轻了在临床中的应用影响。O)、根据仿生学原理能够模拟中医脉诊模式脉搏传感器，从而准确地检测人体的脉搏信号，为中医脉诊的客观化研究奠定必要的基础。(3)、将小波变换信号处理的方法，运用于脉搏信号的分析和处理中，提取脉搏信号特征参数，使脉搏波形可视化，从而完成仿中医智能化测试系统的设计，向脉诊的现代化跨出了重要的一步，推动了医学仪器和医疗诊断的不断发展。附图说明图1为本技术结构示意图。图2为脉搏传感器接口电路示意图。图3为信号放大电路示意图。图4为A/D转换电路示意图。图5为整形电路示意图。图6为单片机芯片示意图。图7为通信接口电路示意图。图8为显示模块示意图。图9为本技术工作流程图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步的说明本技术提供了一种可视化脉搏测量系统，用专门的硬件设备来采集人体脉搏信号，然后将采集到的信号传送给计算机，来实现对人体脉搏信号的实时监测分析，如图1 和图2中所示，其特征在于该系统包括以下部分脉搏传感器、信号放大电路、信号处理电路、单片机控制电路、通信接口电路和显示模块。其中，脉搏传感器将脉搏信号转换为与此对应的电脉冲信号，输出的是模拟电压信号。信号放大电路将输入的微弱的脉搏信号放大， 并把信号传输到A/D转换电路中为下一步的模数转换做准备。信号处理电路是为单片机的采集信号做准备。单片机控制电路是以单片机为核心，用它来控制A/D转换电路的相应寄存器对输入的电压信号进行从模拟信号到数字信号的转换，以及采集脉搏脉冲，设定采样频率进行串口通讯等操作。通信接口电路采用异步串行收发器及串口芯片来完成TTL电平到RS-232C电平的转换，实现了单片机与个人计算机之间数据通信功能。显示模块能够把平均脉搏和瞬时脉搏显示出来。脉搏传感器连接信号放大电路，信号放大电路通过信号处理电路与单片机控制电路相连，单片机控制电路通过通信接口电路与个人计算机相连，单片机控制电路还与显示模块相连接；个人计算内设有用于接收单片机传输的数字信号，并将数据转换成脉搏波形的软件即脉搏信号记录处理模块。如图3中所示，所述信号放大电路为二级放大电路。如图4和图5中所示，所述信号处理电路包括A/D转换电路和整形电路。所述整形电路可以为单稳态触发器整形电路。在整形电路与单片机控制电路之间还可以设置分频器。本技术这种可视化脉搏测量系统在实际使用时，脉搏传感器可以选择灵敏度高、抗干扰性能强、过载能力大、一致性好、性能稳定可靠、使用寿命长的HK-2000系列集成化脉搏传感器，其接口电路如图2中所示，由于其直接输出的电压约为160mv左右，且是模拟信号，所以单片机要采集这个信号必须对此信号进行放大和处理。信号放大电路将输入的微弱的脉搏信号放大，并把信号传输到A/D转换电路中为下一步的模数转换做准备，可以对信号进行放大、滤波、取反、整形、对整形后的信号进行分频等操作，如图4所示，A/D转换器可以采用高速、串行、12位的美信公司生产的maxlMlA/ D转换器。放大信号放大电路中的放大器可以选择由四个独立的运算放大器组成的 LM324。如图3中所示，信号放大电路为二级放大电路，采用的是同相比例放大器，和反相放大器相比其最大不同点在于输出信号和输入信号是相同的，其输入阻抗很高。由于脉搏传感器采集到的最大电压在80mv-400mv之间，信号幅值太小，其他电路无法处理，所以要进行放大，要放大到2V以上在进行滤波，就不会因为滤波对信号的衰减产生影响，所以放大倍数在10倍左右，所以输出电压约为0. 8V-4V之间。由于下一级的滤波器，信号最大值又衰减到了 400mv-600mv之间。为了后级电路工作正常，必须进行第二级放大，根据后级反相器的需要，放大倍数约为5倍左右。滤波由于50hz的工频电压存在一些谐波成分会混入后面的A/D转换电路，所以需要对信号进行滤波处理，而要滤除的是比有用信号频率高的信号，所以采用低通滤波器， 为了节约成本可以采用无源低通滤波器。一般人的脉搏每分钟达不到跳300次，所以能够滤除大约^iz以上的频率干扰即可达到要求。取反由于要将信号直接送入单片机，而单片机TTL高电平> 2.4V，低电平 <0.4V。但是经过放大电路后的最大电压大约为1.8v左右，不能直接让单片机去采集，可以使用741s04反相器来增加电压驱动，最大电压达到2. 48v左右，这样就使电压值接近单片机的高电平，将信号送入单片机。整形直接采集过来的信号是模拟信号，而单片机采集的是数字信号，所以可以采用单稳态触发器整形电路对信号进行整形处理，例如芯片可以使用555定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢超，彭超磊，
申请(专利权)人：陕西理工学院，
类型：实用新型
国别省市：